JP2005166552A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料極の気密性が容易に保持でき、スタックを組み立てるに当たってもその形状に柔軟性があり、高効率な中空糸状の燃料電池を提供する。
【解決手段】 中空糸状高分子電解質膜１の内側面に燃料極２を、外側面に酸化剤極３を有する燃料電池において、燃料６は該燃料極２に、酸化剤７は該酸化剤極３にそれぞれ接触しており、該燃料極２に導電性線材よりなる配線電極１（４）が、該酸化剤極３に配線電極２（５）が各々電気的に接続しており、該配線電極１（４）が該中空糸状高分子電解質膜の中空糸状の少なくとも開口部８から中空部９の間に亘って設けられている燃料電池。
【選択図】 図１

Description

本発明は燃料電池に関し、特に中空糸状高分子電解質膜を用いた中空糸状の燃料電池に関するものである。

燃料電池には、固体高分子型、アルカリ型、リン酸型、ダイレクトメタノール型燃料電池等のような作動温度が３００℃以下の低温型燃料電池があり、その中で、特に固体高分子型燃料電池、直接型メタノール燃料電池のように高分子膜を電解質とするものは、電解質が液体でないことにより数々のメリットを有している。例えば、燃料ガスおよび酸化剤ガス（空気あるいは酸素）間で差圧が生じても問題なく運転でき、電解質膜の厚さを数十マイクロメーター以下にすることによって出力の向上とコンパクト性、スタッキング性を同時に実現でき、また始動性、負荷応答性に優れるなど、将来の電気自動車や家庭用据え置き電源などへの応用が注目されている。

更に、上記の応用分野以外にも、携帯機器や可搬型電源など小型電池としての応用が期待されている。２次電池に比べると、燃料電池は 燃料が供給されれば瞬時に電力を得ることができるので、充電に要する時間を短縮できるとともに、コスト面でも充分競合できるものである。

これまでの燃料電池の構成は、電解質（平面状板または平膜）の両側にそれぞれ燃料極、酸化剤極（空気極、酸素極）となる触媒層を配置し、更に燃料ガスおよび空気（酸素ガス）の流れる流路を形成した、炭素あるいは金属製のセパレータ材料で挟み込むことによって、単セルと呼ばれるユニットを作製する。単位セル（以下、「セル」あるいは「単セル」という場合がある。）とセルの間にはセパレータがはさまれ、セルを積層した時に燃料極に入る燃料と酸化剤極に入る酸化剤とが混合するのを防ぐ役割を果たすと共に、二つのセルを直列につなぐための電子導電体の役割も果たすものである。このような単セルを必要な数だけ重ね合わせることによって燃料電池スタックを組み立て、更に燃料及び酸化剤ガスを供給する装置及び制御装置等と一体化して燃料電池とし、これにより発電を行うものである。

しかしながら、このような平面型燃料電池構成では、大面積の電極（燃料極、酸化剤極）を幾枚も重ねるという設計に適してはいても、小型化という要請には答えることができず、大きな欠点となっている。最近、平面型の単セルのみを並列に並べるという設計も提案されており、このような場合、小型チップを作成することが容易で、電池を組み込む小型機器の形状によってはメリットを有することもあるが、種々の小型機器の形状に柔軟に対応できるとは言い難い。特に、燃料極をどのようにシールし燃料の漏れを防ぐかといった課題が残されている。

上記、課題の解決策として、下記のような円柱状の燃料電池の構造が提案されている。
特許文献１には、燃料極と酸化剤極と電解質膜が円筒状をした燃料電池が記載されている。この電池では、円柱状をした多孔質基体が、燃料極に当接した状態で燃料極に取囲まれて配置されており、燃料極は、電解質膜に当接した状態で電解質膜に取囲まれて配置されており、電解質膜は酸化剤極に当接した状態で酸化剤極に取囲まれて配置されている。

燃料電池の外部に燃料供給装置を設ける必要のない燃料電池としては、特許文献２には、燃料電池内部に燃料源を有した円柱状の燃料電池を提案している。燃料極と燃料源とは互いに当接した状態で燃料極構成体をなし、該燃料極構成体は、該電解質膜に当接した状態で取囲まれて配置され、該電解質膜は、該酸化剤極に当接した状態で取囲まれて配置されている。

さらに、特許文献３および特許文献４では、チューブ状電解質膜を用いた燃料電池が提案されている。図８にその概略図を示す。高分子電解質膜をチューブ状に形成して使用し、チューブの内側面および外側面に触媒層を設けそれぞれ燃料極および空気極とする。電力の取り出しは、内側面、及び外側面の一点に導線２００、及び２０１を接触させることで行なっている。燃料極の気密性が容易に保持でき、また触媒担持性も良く、スタックを組み立てるに当たってもその形状に柔軟性があり、生産性に優れた小型燃料電池を提供することを可能にしている。

また、特許文献５では、内側から同心円状に、燃料極、固体電解質、空気極の順に層状配置された断面構造を有する、先の閉じたチューブ状の燃料電池において、燃料ガス導入管を挿入して燃料極と電気的に接続している固体酸化物型燃料電池が提案されている。
米国特許第６０６０１８８号公報（第１頁） 特開２００２−１５８０１５号公報（第２頁） 特開平０９−２２３５０７号公報（第３頁） 特開２００２−２６０６８５号公報（第１頁） 特開２０００−１８２６４３号公報（第１頁）

しかしながら、上記の円柱状燃料電池においても、チューブ状燃料電池においても、高分子電解質膜上に形成された触媒電極は極めて薄く、高抵抗であり、結果として燃料電池として取り出せる電力が失われてしまうという課題があった。

また、特許文献５では、燃料ガス導入管を電気の取り出しに用いるが、先を閉じたチューブ状燃料電池への燃料の導入に用いるため、燃料ガス導入管の外径により燃料電池の外形は大きくなってしまう。

本発明は、このような事情に鑑み、燃料極の気密性が容易に保持でき、スタックを組み立てるに当たってもその形状に柔軟性があるとともに、電力損失が少なく高効率な燃料電池を提供するものである。

すなわち、本発明は、中空糸状高分子電解質膜の内側面に燃料極を、外側面に酸化剤極を有する燃料電池において、該燃料極に導電性材料よりなる配線電極１が高分子電解質膜の中空糸状の少なくとも開口部から中空部の間に亘って設けられ、該酸化剤極に配線電極２が設けられていることを特徴とする燃料電池である。

また、前記燃料極には燃料が、酸化剤極には酸化剤がそれぞれ接触して供給されることを特徴とする。
また、前記中空糸状高分子電解質膜の外側面に設けられた酸化剤極および配線電極２の外側に、さらに酸化剤と水に対して透過性のある絶縁性膜が設けられていることを特徴とする。

さらに、上記の燃料電池が複数本束になっている集合体からなり、各燃料電池の配線電極１及び配線電極２が直列接続あるいは並列接続されていることを特徴とする燃料電池である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、従来の平板型で積層されていた高分子電解質膜を中空糸状に形成して使用し、中空糸状のチューブの内側面を燃料極、および外側面を空気極とし、各々の電極に配線を電気的に接続することで、上記の課題が一挙に解決できるものであることを見出した。すなわち、中空糸状高分子電解質膜の内側部は気密性に優れているので、特に燃料極を構成するのに適しており、また中空糸状高分子電解質膜の外側部は例えば空気や酸素ガスのような酸化剤の供給、及び発電の結果生成される水の除去に優れているので、特に酸化剤極を構成するのに適している。

中空糸状に形成すれば、中空糸状高分子電解質膜を細くすることによって小型化に対応できるのみならず、中空糸状高分子電解質膜の長さや膜の厚さを適宜設計することにより、出力電力を制御可能である。更に中空糸状の高分子電解質膜は形状柔軟性に優れているのみならず強度も保てるため、燃料電池の設計で問題となるスタック材料の問題も解決できる。

該中空糸状高分子電解質膜において、特に内側面に形成する配線電極を線状の導電性材料とすることにより、内側面極との電気的な接続が容易で、製造方法の容易な配線電極とすることが可能である。該導電性材料からなる配線電極は、該中空糸状電解質膜の中空糸状の少なくとも開口部から中空部の間に亘って設けられているため、集電効果が高く、高効率な発電が可能となる。

中空糸状高分子電解質膜を用いた本発明の燃料電池は、複数本を束にすることは容易で、各燃料電池に付いた配線電極１、及び配線電極２は中空糸状高分子電解質膜の外部において結線が容易なため、直列接続、並列接続、あるいはそれらの組合せにおいて電気的に接続することで、任意の出力電圧、出力電流を制御することが可能である。

該中空糸状高分子電解質膜の外側面に酸化剤極、配線電極２、さらに外周部に酸化剤ガスと水に対して透過性のある絶縁性膜が形成されていることにより、複数本を束にした際、該中空糸状電解質膜の外側部に酸化剤ガスの供給流路が確保されるため、各燃料電池は効率よく発電することが可能となる。

本発明によれば、中空糸状高分子電解質膜を用いることにより、適用する機器に従属する形状に形成することができ、極めて柔軟性に富んだ小型化が容易な軽量の低温型燃料電池を容易に構成できる。

また電極配線を中空糸状の少なくとも開口部から中空部の間に亘って形成することにより、出力電力を高効率に取り出すことが出来る燃料電池を実現できる。
また、燃料極を中空糸状の内側に形成し、酸化剤極を中空糸状の外側に形成することで、燃料の注入が容易であり、酸化剤ガスの供給が効率的で、また生成水の除去が容易となり、また燃料のリークを起こすことはなく、シール材料の選択などの面倒な問題は生じない。

さらに、該燃料電池を直列、並列、またはそれらの組合せにおいて電気的に接続することで、大電力を所望の電圧および電流として取り出すことが可能となり、安価で大量生産が可能な燃料電池を実現した。

本発明の燃料電池は、中空糸状高分子電解質膜の内側面に燃料極を、外側面に酸化剤極を有する燃料電池において、燃料は該燃料極に、酸化剤は該酸化剤極にそれぞれ接触しており、該燃料極に導電性線材よりなる配線電極１が、該酸化剤極に配線電極２が各々電気的に接続しており、該配線電極１が該中空糸状高分子電解質膜の中空糸状の少なくとも開口部８から中空部９の間に亘って設けられていることを特徴とする。

本発明の一実施の形態として、燃料電池の具体的な構成を図面にしたがって説明する。
図１は本発明の中空糸状高分子電解質膜を用いた燃料電池を示す概略図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図である。特にガス状の燃料、例えば水素、メタノールガスなどとするときに適した燃料電池の構成である。

図１において、固体電解質膜は高分子電解質できた中空糸状膜であり、その内側面には白金粒子が化学メッキ法で析出固定されているか、または白金を担持したカーボン粒子が塗布されている白金粒子層がある。中空糸状膜の内側には触媒を有する燃料極に接触するように、水素またはメタノールが導入される。

中空糸状膜の外側面には白金粒子が化学メッキ法により析出固定されており、白金粒子は触媒として作用し、外部の空気に接することによって酸化剤極を構成する。
高分子電解質膜としては、パーフルオロカーボン系、非パーフルオロ系、ハイブリッド系等のイオン交換膜が適応可能である。特に、パーフルオロスルフォン酸系電解質膜、パーフルオロカルボン酸系膜、スチレンビニルベンゼン系膜、４級アンモニウム系アニオン交換膜などを適宜選択することができる。更に、電解質膜として、例えばベンズイミダゾール系ポリマーにリン酸を配位させたものや、ポリアクリル酸に濃厚水酸化カリウム濃液を含浸させた膜も有効である。商品としては、Ｄｕ Ｐｏｎｔ社の「Ｎａｆｉｏｎ」、旭硝子株式会社の「フレミオン」、旭化成株式会社の「アシプレックス」等が市販されている。本発明で用いられる高分子電解質膜は、高プロトン伝導性を有し、化学的、電気化学的安定性があり、ガス遮断性、機械的強度を有していれば良い。

燃料極および酸化剤極の触媒としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウムおよびイリジウム等の白金族金属、鉄、コバルト、ニッケル等の鉄族金属等、及びこれらの合金等を用いることが可能で、これらの金属の少なくとも一つが高分子膜の内側表面および外側表面に化学めっき法で析出固定される。これらの触媒は金属粉を膜面に塗布または圧着して固定することもできる。また、触媒金属は、炭素粒子の表面に微粒子状に分散し、その触媒担持炭素粒子を中空糸状膜の内外側面に固定する方法もある。さらに、前記したように、触媒担持炭素粒子を中空糸状膜の内側に充填することもできる。燃料極および酸化剤極は、中空糸状膜の内側面を燃料極に、外側面を酸化剤極とするのが好ましい。

このように、燃料極および空気極の触媒の種類と担持量、触媒の担持法については、固体高分子型燃料電池を構成するに際し従来から用いられている技術、および固体高分子膜を用いた水電解法における電極を構成するに際し従来から用いられている技術をそのまま採用することができる。

本発明の主眼である電力取り出し用の配線電極は導電性材料で形成されるが、図１に表示したように中空糸状電解質膜の内側と外側の表面上に中空糸の長手方向に密着して形成されていても良い。材料はＡｕ、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ等、一般に用いられる導電性の金属の他、白金族、鉄族等も適している。また、導電性高分子材料、導電性グラファイト等を主成分とする導電性カーボンでも良い。さらに、中空糸電解質膜の内部に詰められた多孔質粒子が低抵抗の場合、この多孔質粒子を配線に用いることも可能である。
後述するように、該中空糸状電解質膜内部に集電体を形成する点から、低融点な金属やはんだ等の合金も用いられる。

特に、該配線電極は線状である導電性線材が望ましく、断面形状は特に制限はなく、例えば、円、だ円、三角形、四角形、その他の多角形でもよい。配線電極は、中空糸状電解質膜の内側と外側の燃料極および酸化剤極の各電極と電気的に接続しており、その径は該中空糸状電解質膜の内径よりも小さく、およそ数μｍ〜数ｍｍの径である。

また、導電性線材としては、該中空糸状電解質膜内部に集電体を形成する点から、後述するように、形状記憶合金等を用いて配線を内部に固定することも可能である。
また、燃料極に設けられる配線電極１は、中空糸状高分子電解質膜の中空糸状の少なくとも開口部８から中空部９の間に亘って設けられており、配線電極の長さは中空糸状の長さの１／２以上、好ましくは４／５〜１以上であればよい。その長さは該中空糸状電解質膜の長手方向の長さ程度が望ましい。配線電極は、中空糸状電解質膜の長手方向に対して直線状または曲線状に配置してもよい。また、配線電極１は中空糸状の中空部を貫通していてもよい。

本発明においては、燃料極に設けられる配線電極１は、中空糸状高分子電解質膜の中空糸状の少なくとも開口部から中空部の間に亘って設けられているので、柔軟な該中空糸状燃料電池の補強、及び所望の形状維持の利点が得られる。

また、酸化剤極に設けられる配線電極２は、中空糸状高分子電解質膜の外側に設けられており、配線電極の長さは中空糸状の長さの１／２以上、好ましくは４／５〜１以上であればよい。また、配線電極２は中空糸状の長さと同じかまたはそれ以上でもよい。

また、酸化剤極に設けられる配線電極２は、上記の様に中空糸状高分子電解質膜の外側に配線電極２に亘って設けられているので、柔軟な該中空糸状燃料電池の補強、及び所望の形状維持の利点が得られる。

配線電極１および配線電極２は、図１に示す様に各電極を挟んで設けられていてもよく、また図２に示す様に各電極を挟まないで離れて設けられていてもよい。
該中空糸状高分子電解質膜の太さ、長さ、および膜厚は燃料電池に必要な出力、適用する機器等に応じて適宜設定できるが、その範囲は中空糸状電解質膜の内径：数十μｍ〜数十ｍｍ、膜厚：数μｍ〜数ｍｍ、長さ：数ｍｍ〜数ｍである。また、該中空糸状燃料電池の一端は燃料供給のために燃料蓄積部に連結しており、他端は閉じているかまたは燃料蓄積部に連結している。

燃料は、気体または液体状態で中空糸状高分子電解質膜の内側または外側の燃料極と接触させるものであるが、これらは連続的または継続的に送給することもできるが、その燃料極側空間に充填しておいてもよい。酸化剤は中空糸状高分子電解質膜の酸化剤極側を通し酸化剤極と接触させる。電解質が中空糸状膜であるため、中空糸状膜の内側部は気密性があり漏れはなく、特別な流路やセパレータなどを用いなくても燃料と酸化剤との混合のおそれがない。また、中空糸状膜が差圧に耐えるためガス圧の制御や加圧を容易に行うことができる。

本発明の小型燃料電池は、出力密度が高く、作動温度が１００℃以下と低いことから長期的な耐久性が期待でき、取り扱いが容易であることから、携帯電話、カメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコン等の携帯機器や可搬型の電源として利用することができる。なお、本発明では中空糸状高分子電解質膜を用いた燃料電池の電力取り出し電極を構成することに特徴があり、触媒の選択、触媒層の形成法、燃料の選択、燃料及び空気の供給方法など燃料電池の設計面に関しては何らこれらに制限されることはない。

本発明の第１の実施例を図１を参照して説明する。
本発明の中空糸状電解質電極接合体には、内径０．３ｍｍ、外径０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの中空糸状フレミオン（旭硝子（株）製商品名）電解質膜１の内側面と外側面に化学メッキ法で白金の析出層を形成し、これを触媒機能を有する燃料電極２、及び酸化剤電極３として構成した。この後、中空糸状接合体（チューブ）の内側に配線電極として、長さ６０ｍｍ、８０μｍ径の金メッキ硬鋼線（鈴木金属工業（株））を挿入し、燃料極側の配線電極１（４）とした。外側配線電極２（５）にも、同様の銅線を用いた。両配線電極に張力を与えて上記二つの配線電極により両側から挟むことによりしっかりと側面の電極に接続することで、燃料電池の電力出力の取り出し電極となる。該配線電極１及び配線電極２の固定に関しては、燃料極、及び酸化剤極と電気的な接続が取れればよく、固定方法はいかなる手段でも良い。

次に、中空糸状フレミオンの一端部を閉鎖し、他端から内部へ水素を導入して内壁白金析出層を燃料極２とし、一方外側に形成させた白金析出物層を空気極３として、各配線端子（４，５）を接続することにより、水素燃料電池の単セルを構成した。

これにより、水素の機密性に優れ、酸素の供給に優れ、生成水の除去に優れた燃料電池が形成できた。中空糸状燃料電池の場合、側壁面全てが反応面となるため、大きな電流を得ることが出来た。

図２に第２の実施例を示す。
図２は本発明の中空糸状高分子電解質膜を用いた他の燃料電池を示す概略図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図である。

本実施例では、配線電極１（１４）、及び配線電極２（１５）はそれぞれ燃料電極と酸化剤電極に固定されている。実施例１と同様に中空糸状電解質膜１１上に、燃料極１２、酸化剤極１３まで形成し、その後、内部に配線電極１（１４）、外部に配線電極２（１５）を形成する。

製造方法の一例は、例えば、低融点な金属や合金等の導電線を中空糸状電解質膜の内部に通した後、外部より加熱、または誘導加熱等により軟化、さらには溶融して付着させる。または、例えば、中空糸状電解質膜を形成する際に何らかの方法で配線も形成しながら中空糸膜を形成することも可能である。

図３に第２の実施例を示す。
図３は本発明の中空糸状高分子電解質膜を用いた他の燃料電池を示す概略図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）はＣ−Ｃ’線断面図である。

内部の配線電極１（２４）が螺旋構造をもった構造で、中空糸状電解質膜２１の内側部の燃料電極２２との設置面積が増え電気的な接続を確実にでき、電圧降下を抑制できる。
製造方法は、燃料極２２と酸化剤極２３が形成された後に、例えば、中空糸状電解質膜２１の内径程度の径をした螺旋状に形状記憶させた形状記憶合金材料からなる配線電極線１（２４）を伸ばして、前記中空糸状電解質膜内部へ通し、その後、加熱することで螺旋形状に戻すということで実現できる。その後、外側部に配線電極２（２５）を接続させる。

本実施例により、電力取り出し用配線を自己保持することが出来るために、組み立て時のレイアウトの自由度が高くなり、燃料電極との接続が確実となる。

図４および図５は本発明を実施した燃料電池システムの例である。
図４および図５は本発明の中空糸状高分子電解質膜を用いた他の燃料電池を示す概略図であり、図４は、本発明の燃料電池システムの概略斜視図であり、図５は、図４中Ｄ−Ｄ’断面におけるセル部の断面構造図である。

該燃料電池システムは、燃料蓄積部１０３と燃料部筐体１０２、セル部筐体１００と酸化剤供給のための窓付き筐体（セル部筐体上の孔）１０１、該燃料部とセル部をつなぐ燃料接合部１０４、各セルからの出力電力を結線する結線部１０５、電力取り出し用の電力出力端子１０６を少なくとも有している。

各セルは中空糸状電解質電極接合体３１の内側に配線電極１（３４）、外側に配線電極２（３５）から構成され、複数本束にされて、各セルの内部を燃料雰囲気３６、外部を酸化剤雰囲気３７とすることで、発電する。

該燃料部は、水素吸蔵合金やカーボン系水素吸蔵体等の水素吸蔵体やメタノール等を蓄積する部分である。
該燃料部とセル部をつなぐ燃料供給部は、水素、メタノール等のセルへの供給接続部を意味し、燃料改質型燃料の場合には燃料改質器を有している場合もある。各中空糸状電解質膜内部へ燃料を供給する方法は、従来のイオン交換器等に用いられている治具を用いることで可能である。本実施例では、燃料を供給する側の中空糸状電解質膜は開いており、他方は燃料が漏れないように閉じている。

酸化剤供給のための窓付き筐体（セル部筐体上の孔）１０１は、空気がセル部へ取り込まれれば良く、酸化剤供給のための窓に関しては、窓の大きさ、数、位置等に関しては特に問わない。

実施例１で説明した中空糸セルの場合、セル部１ｃｍ径の中には、１００本以上バンドルすることが可能である。この場合、各セルは並列接続されているため、出力電圧は各セルの出力電圧と同一であるが、出力電流は１本のセルの１００倍となる。

本発明では酸化剤極は同電位となるように表記されているが、各中空糸状セルの酸化剤極は絶縁されるように配置されれば、出力電力の電圧と電流の制御が可能となる。また、各セルからの出力電力を結線する部分１０５は、該燃料部とセル部をつなぐ燃料供給部（接合部）１０４と同一部分で行なわれても良い。

本実施例は、各セルを形成後、酸化剤極側の配線電極を形成後にガス透過性の絶縁性膜で被覆することにより、各セルからの出力電圧と出力電流を独立に制御することを可能とした。ここで、絶縁膜は、多孔質のセラミックスでも、絶縁性の高分子でもよい。さらに、各セルが接触しないようにスペーサが間に入っていても良い。

図６および図７は本発明を実施した燃料電池システムの例である。
図６は、本発明の燃料電池システムの概略斜視図であり、図７は、図６中Ｅ−Ｅ’断面におけるセル部の断面構造図である。

本実施例の燃料電池システムは、燃料蓄積部１１３と燃料部筐体１１２、セル部筐体１１０と酸化剤供給のための窓付き筐体（セル部筐体上の孔）１１１、該燃料部とセル部をつなぐ燃料接合部１１４、各セルからの出力電力を結線する結線部１１５、電力出力電極１１６を少なくとも有している。

各セルは中空糸状電解質電極接合体４１の内側に配線電極１（４４）、外側に配線電極２（４５）、さらに外周部にガス透過性の絶縁性膜４８から構成されている。該セルを複数本束にして、各セルの内部を燃料雰囲気４６、外部を酸化剤雰囲気４７とすることで、発電する。

合計ｎ本の各セルより発電される電圧をＶ₀ 、電流をＩ₀ とすると、ｎ本を束にして、そのうちｓ本づつ直列にした組をｔ組（ｎ＝ｓｔ）並列に接続すると、全体として、出力電圧ｓＶ₀ 、出力電流ｔＩ₀ が得られる。

本発明の燃料電池は、燃料極の気密性が容易に保持でき、スタックを組み立てるに当たってもその形状に柔軟性があるとともに、出力密度が高く、作動温度が１００℃以下と低いことから長期的な耐久性が期待でき、取り扱いが容易であることから、携帯電話、カメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコン等の携帯機器や可搬型の電源として利用することができる。

本発明の中空糸状高分子電解質膜を用いた燃料電池を示す概略図である。 本発明の中空糸状高分子電解質膜を用いた他の燃料電池を示す概略図である。 本発明の中空糸状高分子電解質膜を用いた他の燃料電池を示す概略図である。 本発明の燃料電池システムの概略斜視図である。 図４中Ｄ−Ｄ’断面におけるセル部の断面構造図である。 本発明の燃料電池システムの概略斜視図である。 図６中Ｅ−Ｅ’断面におけるセル部の断面構造図である。 従来の中空糸状燃料電池の概略図である。

符号の説明

１、１１、２１ 中空糸状電解質膜
２、１２、２２、３２、４２ 燃料極
３、１３、２３、３３、４３ 酸化剤極
４、１４，２４、３４、４４ 配線電極１
５、１５、２５、３５、４５ 配線電極２
６、１６、２６、３６ 燃料
７、１７、２７、３７、４７ 酸化剤
８ 開口部
９ 中空部
３１、４１、５１ 中空糸状電解質電極接合体
４８ ガス透過性の絶縁性膜
５６ 燃料
１００、１１０ セル部筐体
１０１、１１１ セル部筐体上の孔
１０２、１１２ 燃料部筐体
１０３、１１３ 燃料蓄積部
１０４、１１４ 燃料部とセル部の接合部
１０５、１１５ 出力電力の結線部
１０６、１１６ 電力出力端子
２００ 燃料極端子
２０１ 酸化剤極端子

Claims (4)

1. 中空糸状高分子電解質膜の内側面に燃料極を、外側面に酸化剤極を有する燃料電池において、該燃料極に導電性材料よりなる配線電極１が高分子電解質膜の中空糸状の少なくとも開口部から中空部の間に亘って設けられ、該酸化剤極に配線電極２が設けられていることを特徴とする燃料電池。
2. 前記燃料極には燃料が、酸化剤極には酸化剤がそれぞれ接触して供給されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
3. 前記中空糸状高分子電解質膜の外側面に設けられた酸化剤極および配線電極２の外側に、さらに酸化剤と水に対して透過性のある絶縁性膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
4. 請求項１記載の燃料電池が複数本束になっている集合体からなり、各燃料電池の配線電極１及び配線電極２が直列接続あるいは並列接続されていることを特徴とする燃料電池。

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